世界首例古大熊猫DNA测定结果公布
作者： 日期：2019年06月19日
5000年前，一只生活在云南西部高黎贡山的大熊猫，不慎跌落深洞死亡，留下被分解的骨骼。2005年，这些骨骼在腾冲县江东山天然竖井中被意外发现，这是云南发现的最晚大熊猫化石。
基于这一化石样品，近日，中国地质大学（武汉）古DNA研究团队，与德国波兹坦大学、云南省文物考古研究所等研究人员合作，成功测定了世界首例古代大熊猫全基因组。相关成果在《当代生物学》上在线发表。
研究结果发现，该基因组代表一个不同于现生大熊猫、已绝灭的大熊猫遗传谱系。但它的部分基因，通过种群交流，在现生大熊猫身上存活了下来。
论文第一及通讯作者、中国地质大学（武汉）副教授盛桂莲介绍，研究结果证明，大熊猫在演化中丧失了遗传多样性，而生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，增加了大熊猫灭绝的风险。
云南腾冲江东山全新世大熊猫骨骼遗存
寻找样品：锁定云南最后的大熊猫化石
化石记录显示，大熊猫曾经广泛分布于北起我国周口店、南至华南大部乃至越南、缅甸的东南亚广阔区域。相同环境条件下、分享相同地理区域内食物来源的大熊猫个体，组成一个种群，没有严格的边界。
距今约11700年开始，大熊猫的生存区域突然急剧缩小，原来成片分布的大熊猫栖居地退缩成点状，种群之间逐渐形成地理隔离，基因交流被阻断。部分地区发生本土绝灭，不再能见到大熊猫踪迹，只留下大熊猫化石。
早在2000年前后，我们团队就开始研究大熊猫古基因。当时选择了广西的古代大熊猫化石，但因为华南地区湿度大、土壤呈酸性，且化石年代久远，导致古DNA保存状况极差，最后没有成功。盛桂莲说。
因为技术限制和样品难寻，这一研究停滞了六七年。随着新一代测序技术在古代生物基因组测定中逐渐成熟，2016年，中国地质大学（武汉）的研究团队开始启动古代大熊猫的全基因组研究。
在云南腾冲发现的一块大熊猫化石，被锁定为研究样品。
2005年，云南省文物考古研究所在腾冲县江东山天然竖井距地表40~60米深处，发现了一副大熊猫骨骼。经测定，其年代为5000~8000年前，这是在云南发现的最晚的大熊猫化石，因此被称为云南最后的大熊猫。
世界上最早的大熊猫祖先种，就出现在云南省禄丰县，距现在至少已有530万年。这一化石属于曾经生活在云南的大熊猫种群，且年代相对较近，古DNA保存较为完好，正是合适的全基因组研究样品。盛桂莲说。
中国地质大学（武汉）古DNA项目组赖旭龙教授（右一）、盛桂莲副教授（左一）与合作者在野外发掘现场
基因测定：大熊猫在演化中丧失遗传多样性
最后的大熊猫遗存的骨骼中积存了大量微生物外源DNA。研究团队通过优化实验条件，从仅300 mg股骨骨粉中，得到了1.2倍覆盖度的大熊猫全基因组。
经过两年多的实验和分析，研究发现，这一在云南发现的距今5000多年的化石样品，代表一个不同于现生大熊猫、现已绝灭的大熊猫遗传谱系。而且，这一谱系与现生大熊猫共同祖先种群的分化，早于现生大熊猫三个不同地理种群的形成。
这证明大熊猫丧失的遗传谱系，位于进化树根部，演化历史更为古老，也就是说大熊猫在演化过程中，付出了遗传多样性降低的代价。盛桂莲表示，生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，会降低生物对环境变化、病害等逆境条件的耐受力和抵抗力，从而增加生物绝灭的风险。
此前，大熊猫在演化中，究竟只是发生了数量的减少，还是确实存在遗传多样性的降低，并无定论。这样的争议也关系到，付出很大的代价去保护大熊猫，到底有多大的意义。盛桂莲说。
她表示，此次对古代大熊猫全基因组的测定结果，可以毫无疑问地证明，大熊猫的遗传多样性在历史时期比现在更丰富。
在人类活动和气候等因素影响下，大熊猫被证明丧失了特定的遗传谱系，降低了遗传多样性，如果不采取措施去保护，让遗传多样性持续降低，可能会导致这一物种最终走向灭绝。
2005年，云南大熊猫发掘团队与村民合影
基因比对：灭绝大熊猫的部分基因仍存活
通过将古代大熊猫基因组与现生大熊猫种群基因比对，研究还发现，已绝灭的古代大熊猫遗传谱系中，有少量基因通过种群杂交渗透到了现生大熊猫基因库中，部分基因得以在现生大熊猫身上存活。
这代表着，古代大熊猫与现生大熊猫祖先之间，曾经存在遗传信息交换和传承。盛桂莲说。《Nature》期刊网站将这一研究结果称为绝灭大熊猫跨越数千年的遗传馈赠。
每个大熊猫个体的迁徙范围都是有限的，不同种群间存在基因交流，说明当时大熊猫的分布很广，地域间距离并不远。盛桂莲说，这也从古基因的角度，为恢复和重建大熊猫的迁徙演化历史提供了证据。
她表示，大熊猫在历史分布区的本土绝灭、种群的减少，代表着不同大熊猫种群之间基因交流的通道被阻断，会降低不同种群来源的基因发生重组的可能，最终也会降低大熊猫的遗传多样性，导致大熊猫发生绝灭的风险升高。
渗入到现生大熊猫基因组的部分古基因，能被固定下来而没有被淘汰，因此被推测具有演化生物学意义。但其在现生大熊猫的性状上有何表征，盛桂莲说，还需要开展进一步的功能基因分析。
基因解析工作非常复杂，需要从庞大的数据库中将基因提取出来，看什么基因对应什么功能，才能去分析某种基因是否在现生大熊猫身上发挥作用，比如食性、分布范围等。
盛桂莲告诉记者，目前，更新世-全新世大熊猫种群演化历史的古基因组研究，已被申请为国家自然科学基金面上项目。大熊猫作为明星物种，在演化生物学上也极具代表意义。我们迈出了大熊猫古DNA研究的第一步，未来，研究团队将会继续朝基因解析等方向做下去。
野外红外触发相机拍摄到的白色大熊猫影像
基于这一化石样品，近日，中国地质大学（武汉）古DNA研究团队，与德国波兹坦大学、云南省文物考古研究所等研究人员合作，成功测定了世界首例古代大熊猫全基因组。相关成果在《当代生物学》上在线发表。
研究结果发现，该基因组代表一个不同于现生大熊猫、已绝灭的大熊猫遗传谱系。但它的部分基因，通过种群交流，在现生大熊猫身上存活了下来。
论文第一及通讯作者、中国地质大学（武汉）副教授盛桂莲介绍，研究结果证明，大熊猫在演化中丧失了遗传多样性，而生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，增加了大熊猫灭绝的风险。
云南腾冲江东山全新世大熊猫骨骼遗存
寻找样品：锁定云南最后的大熊猫化石
化石记录显示，大熊猫曾经广泛分布于北起我国周口店、南至华南大部乃至越南、缅甸的东南亚广阔区域。相同环境条件下、分享相同地理区域内食物来源的大熊猫个体，组成一个种群，没有严格的边界。
距今约11700年开始，大熊猫的生存区域突然急剧缩小，原来成片分布的大熊猫栖居地退缩成点状，种群之间逐渐形成地理隔离，基因交流被阻断。部分地区发生本土绝灭，不再能见到大熊猫踪迹，只留下大熊猫化石。
早在2000年前后，我们团队就开始研究大熊猫古基因。当时选择了广西的古代大熊猫化石，但因为华南地区湿度大、土壤呈酸性，且化石年代久远，导致古DNA保存状况极差，最后没有成功。盛桂莲说。
因为技术限制和样品难寻，这一研究停滞了六七年。随着新一代测序技术在古代生物基因组测定中逐渐成熟，2016年，中国地质大学（武汉）的研究团队开始启动古代大熊猫的全基因组研究。
在云南腾冲发现的一块大熊猫化石，被锁定为研究样品。
2005年，云南省文物考古研究所在腾冲县江东山天然竖井距地表40~60米深处，发现了一副大熊猫骨骼。经测定，其年代为5000~8000年前，这是在云南发现的最晚的大熊猫化石，因此被称为云南最后的大熊猫。
世界上最早的大熊猫祖先种，就出现在云南省禄丰县，距现在至少已有530万年。这一化石属于曾经生活在云南的大熊猫种群，且年代相对较近，古DNA保存较为完好，正是合适的全基因组研究样品。盛桂莲说。
中国地质大学（武汉）古DNA项目组赖旭龙教授（右一）、盛桂莲副教授（左一）与合作者在野外发掘现场基因测定：大熊猫在演化中丧失遗传多样性
最后的大熊猫遗存的骨骼中积存了大量微生物外源DNA。研究团队通过优化实验条件，从仅300 mg股骨骨粉中，得到了1.2倍覆盖度的大熊猫全基因组。
经过两年多的实验和分析，研究发现，这一在云南发现的距今5000多年的化石样品，代表一个不同于现生大熊猫、现已绝灭的大熊猫遗传谱系。而且，这一谱系与现生大熊猫共同祖先种群的分化，早于现生大熊猫三个不同地理种群的形成。
这证明大熊猫丧失的遗传谱系，位于进化树根部，演化历史更为古老，也就是说大熊猫在演化过程中，付出了遗传多样性降低的代价。盛桂莲表示，生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，会降低生物对环境变化、病害等逆境条件的耐受力和抵抗力，从而增加生物绝灭的风险。
此前，大熊猫在演化中，究竟只是发生了数量的减少，还是确实存在遗传多样性的降低，并无定论。这样的争议也关系到，付出很大的代价去保护大熊猫，到底有多大的意义。盛桂莲说。
她表示，此次对古代大熊猫全基因组的测定结果，可以毫无疑问地证明，大熊猫的遗传多样性在历史时期比现在更丰富。
在人类活动和气候等因素影响下，大熊猫被证明丧失了特定的遗传谱系，降低了遗传多样性，如果不采取措施去保护，让遗传多样性持续降低，可能会导致这一物种最终走向灭绝。
2005年，云南大熊猫发掘团队与村民合影
基因比对：灭绝大熊猫的部分基因仍存活
通过将古代大熊猫基因组与现生大熊猫种群基因比对，研究还发现，已绝灭的古代大熊猫遗传谱系中，有少量基因通过种群杂交渗透到了现生大熊猫基因库中，部分基因得以在现生大熊猫身上存活。
这代表着，古代大熊猫与现生大熊猫祖先之间，曾经存在遗传信息交换和传承。盛桂莲说。《Nature》期刊网站将这一研究结果称为绝灭大熊猫跨越数千年的遗传馈赠。
每个大熊猫个体的迁徙范围都是有限的，不同种群间存在基因交流，说明当时大熊猫的分布很广，地域间距离并不远。盛桂莲说，这也从古基因的角度，为恢复和重建大熊猫的迁徙演化历史提供了证据。
她表示，大熊猫在历史分布区的本土绝灭、种群的减少，代表着不同大熊猫种群之间基因交流的通道被阻断，会降低不同种群来源的基因发生重组的可能，最终也会降低大熊猫的遗传多样性，导致大熊猫发生绝灭的风险升高。
渗入到现生大熊猫基因组的部分古基因，能被固定下来而没有被淘汰，因此被推测具有演化生物学意义。但其在现生大熊猫的性状上有何表征，盛桂莲说，还需要开展进一步的功能基因分析。
基因解析工作非常复杂，需要从庞大的数据库中将基因提取出来，看什么基因对应什么功能，才能去分析某种基因是否在现生大熊猫身上发挥作用，比如食性、分布范围等。
盛桂莲告诉记者，目前，更新世-全新世大熊猫种群演化历史的古基因组研究，已被申请为国家自然科学基金面上项目。大熊猫作为明星物种，在演化生物学上也极具代表意义。我们迈出了大熊猫古DNA研究的第一步，未来，研究团队将会继续朝基因解析等方向做下去。
野外红外触发相机拍摄到的白色大熊猫影像
